[发明专利]极性流体门控场效应器件

权利要求书

1.一种场效应晶体管，包括：

至少一个漏极电极；

至少一个源极电极；

衬底；以及

布置在所述衬底上的纳米级材料层，所述纳米级材料层作为在所述源极电极和所述漏极电极之间延伸并且在所述源极电极和所述漏极电极之间电连接的导电且化学敏感的通道，

其中所述场效应晶体管配置成：当极性流体从外部引入所述通道时，所述场效应晶体管作为一有源器件工作，其中所述极性流体包括目标分析物，并且其中所述极性流体感应一栅极电压，且所述栅极电压与目标分析物的浓度相关，并且

其中所述纳米级材料包括石墨烯、CNT、MoS₂、氮化硼、金属二硫化物、磷烯、富勒烯或其任何组合。

2.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述极性流体作为微滴从外部引入所述通道。

3.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中当所述场效应晶体管与一定体积的所述极性流体相接触和/或被浸入一定体积的所述极性流体时，所述极性流体从外部引入所述通道。

4.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述有源器件被配置为用作感测器件。

5.如权利要求4所述的场效应晶体管，其中所述有源器件被配置用于生物感测。

6.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述场效应晶体管不包括或不需要在所述衬底上形成永久的物理栅极端子。

7.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述极性流体和所述通道共同用作栅极端子。

8.如权利要求7所述的场效应晶体管，其中所述栅极端子是瞬态的，并且仅当所述极性流体从外部引入所述通道时是有效的。

9.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中当所述极性流体从所述通道中移除时，所述场效应晶体管不作为所述有源器件工作。

10.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述通道是导电的，并且化学敏感和/或生物敏感。

11.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述纳米级材料层是外延生长并使用湿法或干法沉积方法转移到所述衬底上的。

12.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述极性流体包括具有极性分子的溶液或气体。

13.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述极性流体包括汗液、气息、唾液、耳垢、尿液、精液、血浆、生物流体、化学流体、空气样品、气体样品或其组合。

14.如权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述极性流体包括一种或多种目标分析物，该目标分析物包括电解质、葡萄糖、乳酸、IL6、细胞因子、HER2、皮质醇、ZAG、胆固醇、维生素、蛋白质、药物分子、代谢物、多肽、氨基酸、DNA、RNA、适体、酶、生物分子、化学分子、合成分子或其组合。

15.如权利要求1所述的场效应晶体管，还包括：

耦合至所述纳米级材料层的受体层，其中所述受体层包括靶向所述一种或多种目标分析物的一个或多个受体。

16.如权利要求15所述的场效应晶体管，其中所述一个或多个受体包括芘硼酸(PBA)、芘N-羟基琥珀酰亚胺酯(芘-NHS)、有机化学品、芳香分子、环状分子、酶、蛋白质、抗体、病毒、单链DNA(ssDNA)、适体、无机材料、合成分子或者生物分子。

17.如权利要求1所述的场效应晶体管，还包括：

耦合到所述纳米级材料层的背聚合物层，其中所述背聚合物层配置为提供对额外的机械、电学、化学、生物学功能或其组合的支持。